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书名：气候变化影响与风险：气候变化对森林影响与风险研究
定价：139.0
ISBN：9787030538796
作者：尹云鹤,等
版次：1
出版时间：2017-07
内容提要：
森林是陆地生态系统的重要组成，揭示气候变化对我国森林的不利影响，是保障国家生态安全，支撑社会经济可持续发展的需要；科学实施国家应对气候变化行动方案，需要在已检测的变化趋势中分离气候与非气候影响，明确气候变化对森林生态系统的影响程度；评估未来气候变化影响下森林生态系统面临风险。
目录：
目录
总序
前言
第1章 绪论 1
1.1 研究气候变化对森林的影响与风险的意义 1
1.2 气候变化对森林影响评估研究进展 6
1.3 森林的气候变化风险评估研究进展 16
1.4 小结 18
参考文献 19
第2章 气候变化对森林叶面积指数的影响 28
2.1 过去30 年中国森林LAI变化特征 28
2.2 气候与非气候因素对中国森林的影响分离 44
2.3 过去30 年气候变化对森林LAI的影响 55
2.4 小结 79
参考文献 80
第3章 气候变化对典型森林群落及主要树种生物量和生产力的影响 84
3.1 利用树轮宽度提取森林群落生物量和生产力的方法 84
3.2 气候变化对森林生产力影响评估技术 92
3.3 气候变化对长白山阔叶红松林生物量和生产力的影响 95
3.4 气候变化对小兴安岭红松林生物量和生产力的影响 117
3.5 气候变化对大兴安岭森林生物量和生产力的影响 136
3.6 气候变化对秦岭森林生物量和生产力的影响 155
3.7 气候变化对典型树种NPP 影响的区域差异 161
3.8 小结 164
参考文献 165
第4章 气候变化对中国森林净初级生产力的影响 167
4.1 中国森林净初级生产力及其时空格局 167
4.2 气候变化对森林影响评估模型 174
4.3 未来气候变化对中国森林净初级生产力的影响 177
4.4 小结 189
参考文献 189
第5章 气候变化对林火的影响 191
5.1 中国林火动态特征 191
5.2 过去气候变化对林火的影响 203
5.3 气候变化对森林火险的影响 219
5.4 森林燃烧概率模型 225
5.5 基于燃烧概率模型的未来气候变化影响评估 229
5.6 小结 245
参考文献 246
第6章 气候变化对森林有害生物的影响 251
6.1 中国森林有害生物灾害的动态变化特征 251
6.2 气候变化对马尾松毛虫的影响 255
6.3 气候变化对美国白蛾的影响 263
6.4 小结 269
参考文献 269
第7章 中国森林的未来气候变化风险评估 272
7.1 风险评估技术框架 272
7.2 森林生产力的气候变化风险评估 278
7.3 森林火灾风险评估 286
7.4 中国森林的气候变化风险评估 289
7.5 小结 290
参考文献 291
第8章 研究展望 293
8.1 气候变化影响与风险评估 293
8.2 气候变化适应技术 294
在线试读：
第1章 绪论
森林是陆地生态系统的关键组成部分，全球森林覆盖大约31%的地球陆地表面（FAO，2010）。作为人类赖以生存和发展的重要物质基础，森林具有较高物质生产力，并具有涵养水源、防风固沙、保持水土等生态防护功能及净化空气等社会公益功能（孙鸿烈，2000）。同时，森林具有丰富的物种多样性，也是许多特有物种栖息地的典型生态系统（Persha et al.，2011）。森林储存了陆地生态系统中50%～60%的碳，年碳吸收总量大致相当于化石燃料碳排放的1/2（Pan et al.，2011）。中国森林覆盖率达21.63%，森林植被总碳储量84.27亿t，人工林面积继续保持世界首位（国家林业局，2014）。森林丰富的碳储量和强大的碳汇作用将对全球碳循环产生重要的影响，为降低温室气体浓度、应对气候变化提供了可能。
气候变化影响与风险是全球变化研究领域的中心议题，是人类社会面临的共同挑战。气候变化以其无处不在的影响和潜在的灾难性损失，对生态系统与社会经济的各个方面构成了巨大威胁和严峻挑战，气候变化的不利影响日益凸显（Barnett，2003；刘燕华等，2006；IPCC，2014；第三次气候变化国家评估报告编写委员会，2015）。对于森林生态系统而言，气候变化的影响尤为复杂多样。在人类活动和气候变化的直接或间接的影响下，中国森林生态系统空间分布格局、森林与大气的物质和能量交换等自然过程等发生了改变。明晰森林结构与功能的动态变化，评价森林对气候变化的响应及适应，是全球变化领域的重要研究内容。研究生态系统变化状况并揭示生态系统变化规律等是生态文明建设的科学基础（李文华，2013）。鉴于此，阐明气候变化对中国区域森林的影响与风险具有重要意义，应给予高度重视。但是由于森林生态系统的复杂性、气候变化的不确定性以及认识水平上的局限性，有关气候变化对森林影响的过程及程度仍然存在着较大的分歧与不确定性，迫切需要准确描述森林植被的生长动态和生物物理过程及其响应机制，定量分析气候变化对森林的影响，揭示气候变化的潜在风险。
本章主要概述气候变化对中国森林的影响与风险研究的目的与重要意义，简要介绍国内外气候变化对森林的影响与风险的研究进展。
1.1 研究气候变化对森林的影响与风险的意义
1.1.1 保障国家生态安全，支撑社会经济可持续发展
森林是国家的重要资源，林业是国民经济的一个重要组成部分。中国地域幅员辽阔，自然条件复杂，植物种类繁多，森林资源丰富，林业发展较快。根据第八次全国森林资源清查结果（2009～2013年），全国森林面积2.08亿hm2，森林覆盖率21.63%；林地总面积3.10亿hm2，其中有林地1.91亿hm2，疏林地401万hm2，灌木林地5590万hm2；活立木总蓄积164.33亿m3，其中森林蓄积151.37亿m3；森林面积和森林蓄积分别居世界第5位和第6位，人工林面积仍居世界首位。随着森林总量增加和质量提高，森林生态功能进一步增强。全国森林植被总生物量170.02亿t，总碳储量84.27亿t。森林年涵养水源量58.07百亿m3，年固土量81.91亿t，年保肥量4.30亿t，年吸收污染物量0.38亿t，年滞尘量58.45亿t。总体上，中国森林资源呈现出数量持续增加、质量稳步提升、效能不断增强的良好发展趋势。
中国幅员辽阔，自然地理、气候条件和社会发展历程决定了我国森林分布的基本格局（图1.1）。我国天然林主要分布在东北部和西南高山林区，人工林主要分布在华南和华东地区。东北、内蒙古林区天然林面积占全国天然林总面积的29.78%，西南高山林区占23.84%，蓄积分别占28.32%和45.56%。人工林主要集中在东南低山丘陵林区，其面积占全国的41.33%，蓄积占44.87%（张煜星，2008）。
图1.1 中国森林分布图（国家林业局，2014）
我国有40%的林地质量好，主要分布在南方和东北东部；质量中等（占38%）的林地主要分布在中部和东北西部；质量差（占22%）的林地主要分布在西北、华北干旱地区和青藏高原（第八次全国森林资源清查主要结果）。
森林的分布与温度、降水、地形、土壤等条件的变化相适应。不同的自然条件和多样的森林植物形成森林类型丰富多样。中国拥有多种森林类型，包括针叶林、针阔叶混交林、落叶阔叶林、常绿阔叶林和热带雨林等类型。据《中国植被》（中国植被编辑委员会，1980）对天然乔灌林的分类，我国共有森林210个群系、竹林36个群系、灌林与灌丛（不含半灌丛及草丛）94个群系。我国森林大概可以分成大兴安岭北部寒温带落叶针叶林，东北、华北温带落叶阔叶林，华中、西南常绿阔叶林，华南、西南热带雨林、季雨林四个区域（吴征镒，1980）。森林生态系统功能是森林生态系统与生态过程所形成及维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用，主要包括森林在涵养水源、保育土壤、固碳释氧、积累营养物质、净化大气环境、森林防护、生物多样性保护和森林游憩等方面提供的生态功能（王兵等，2008）。
IPCC第五次评估报告指出：1880～2012年全球平均地表温度升高了0.85（0.65～1.06）℃，过去3个10年的地表已连续偏暖于1850年以来的任何时期，1982～2012年可能是北半球过去1400年中最暖的30年，极端天气气候事件的频率和强度可能在增加；大气中CO2等温室气体的浓度上升到前所未有的水平（IPCC，2013）。
根据《第三次气候变化国家评估报告》（第三次气候变化国家评估报告编写委员会，2015），最近60年中国区域年平均气温上升速率约为0.21～0.25℃/10a，增温率高于全球水平，除四川盆地和云贵高原北部有较小的气温下降趋势外，中国大部分地区的地面气温呈现上升趋势。20世纪50年代以来，气候变暖在北方和青藏高原的冬季、春季和秋季更明显，江淮地区的夏季和西南地区的春季变暖趋势较弱。近60年全国平均年降水量均未见显著的趋势性变化，但具有明显的年际变化与区域分布差异。20世纪90年代以来我国年降水量年际变异性增大。近50年降水的变化存在明显的地域差异，总体上东部季风区自20世纪70年代末表现为南涝北旱降水型，而西部干旱和半干旱地区近30年变湿，降水呈持续增加趋势。
气候变化可通过水热因子胁迫、物候变化等途径，影响森林生态系统的组成和结构、功能及森林火灾和有害生物发生与发展。《第三次气候变化国家评估报告》（第三次气候变化国家评估报告编写委员会，2015）指出，中国森林生态系统因气候变化而产生树种分布向北向高转移、物候期提前、生产力和碳吸收增加、林火和森林病虫害加剧等结果。
火灾是影响森林生态系统的最重要的灾害，随着全球气候变化，许多区域都观测到森林火灾呈现明显的上升趋势。近年来，世界各地森林大火不断，如2006年澳大利亚森林发生了70年来最严重的森林火灾，过火面积超过84.7万hm2。2010年6月俄罗斯森林大火过火面积超过90万hm2，造成61人死亡、500多人受伤，超过4000间房屋被毁，近10万人转移，直接扑火费用超过4亿美元，经济损失超过300亿美元，潜在损失3000亿美元。过去60多年中，中国的森林火灾比较严重，特别是1987年大兴安岭特大森林火灾造成的损失巨大。虽然自1987年以来中国在森林防火上资金投入不断增加，林火管理队伍也不断扩大，但中国的森林火灾还比较严重。1988～2006年，全国年均发生森林火灾7537次，年均受害森林面积9.7万hm2，年均伤亡200余人。过去十年来，中国北方森林火灾出现增加趋势，大兴安岭林区的森林火险期明显延长，夏季火增加。西南林区也常常由于干旱发生森林大火，如2006年云南安宁“3·29”森林大火、2009年2月腾冲森林火灾。
如何应对极端天气条件下发生的灾难性的森林大火是当前世界各国共同面临的难题。2004年4月国务院办公厅印发了《关于进一步加强森林防火工作的通知》（国办发[2004]33号），2006年1月颁布了《国家处置重、特大森林火灾应急预案》，要求以科学发展观为指导，全面提高对森林火灾的综合防控能力。《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006～2020年）》对农业重点领域的“农林生态安全与现代林业”优先主题明确提出要重点研究开发“森林与草原火灾、农林有害生物特别是外来生物入侵等生态灾害及气象灾害的监测与防治技术”的核心任务。气候变化对中国森林火灾的影响已经显现。但当前的森林火灾是气候、天气、可燃物和人类活动共同作用的结果，特别是随着中国经济的迅速发展，重点林区的火源、可燃物和管理能力发生了很大变化，定量评估气候变化对中国森林火灾的影响，预测未来中长期森林火灾发展趋势，是制定应对气候变化策略、调整林火管理政策、保障国家生态安全的需求。
中国森林有害生物的发生面积一直在持续扩大，而发生程度也日趋严重。过去发生严重的森林有害生物未得到根本性控制，不少种类仍在许多地区扩大蔓延，呈上升趋势，典型如松毛虫、光肩星天牛、松材线虫病、切梢小蠹、美国白蛾等；某些常见性、多发性或危害已趋于缓和的森林有害生物也频频暴发成灾，典型如春尺蛾、杨扇舟蛾、杨小舟蛾等；某些次要的森林有害生物逐渐演替为新的主要威胁对象，典型如红脂大小蠹、双条杉天牛、萧氏松茎象、紫茎泽兰；一些新的外来种森林有害生物不断传入与暴发，椰心叶甲、红棕象甲等。2010年，全国林业有害生物发生面积为1.8亿亩①，林业有害生物发生率为6%，成灾率为4.7%。由于受全球气候变暖、贸易增多、物流活动频繁等不利因素的影响，林业有害生物对森林资源安全构成严重威胁，特别是一些重大林业有害生物灾害还未得到彻底遏制，防治形势越来越严峻、任务越来越艰巨。
森林有害生物的发生与气候变化的影响作用有着必然的关联性，但影响作用大多为定性的概念说明与描述，缺乏定量的原理分析与阐述，而且其作用也一直在被高估或者低估。中国已经建立了1000多个国家级森林有害生物监测中心站点，需要在分析建立过去气候数据与各类有害生物发生的关联模型基础上，构建气候变化对森林有害生物影响作用的评价模型与体系，对目前与未来森林有害生物发生与发展进行评估和预测，为森林有害生物管理提供决策支持参考。
气候变化对森林的负面影响和风险可能对中国生态安全和社会经济可持续发展构成严重威胁。森林作为陆地生态系统的主体，面临的潜在风险将更为突出。开展气候变化影响与风险的关键技术研发与应用研究，对于保障国家生态安全，促进社会经济可持续发展，实现人与自然和谐发展具有重要意义。
1.1.2 有助于科学实施国家应对气候变化行动方案
中国政府高度重视应对气候变化工作。2007年，科技部发布的《中国应对气候变化国家方案》中，将气候变化的影响评估作为重点任务。2011年发布的《中国应对气候变化的政策与行动2010年度报告》指出，适应气候变化应坚持在可持续发展的框架下加以推进，从长远战略的高度，使适应与社会经济发展进程结合起来：坚持重在预防的原则，加强对气候变化影响规律的研究，做出科学预测。《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006～2020年）》对“面向国家重大战略需求的基础研究”特别提出“全球变化与区域响应”研究主题，指出要重点研究全球气候变化对中国的影响。2011年发布的《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》，将积极应对气候变化放到了更加重要的位置，成为中国未来发展的重要导向。2014年发布的《国家应对气候变化规划（2014～2020年）》以及《林业适应气候变化行动方案（2015～2020年）》，提出了中国2020年前应对气候变化的主要目标和重点任务，明确了林业领域适应气候变化的措施。2013年发布的《国家适应气候变化战略》，首次将适应气候变化提高到国家战略的高度，对提高国家适应气候变化综合能力意义重大，同时指出中国适应气候变化工作中敏感脆弱领域的适应能力有待提升，生态系统保护措施亟待加强等。2015年发布的《中国应对气候变化的政策与行动2015年度报告》指出，在农业、水资源、林业和其它生态系统等多个领域，中国开展了大量气候变化适应工作。
进行气候变化影响的系统定量评估，降低影响评估的不确定性，是制定适应气候变化措施，开展适应行动实践，更好地应对气候变化的迫切需求。应对气候变化是中国经济社会发展面临的重要机遇和挑战，需要以全国范围内的气候变化影响和风险评估为基础。这就迫切需要贯彻落实科学发展观，加强发展中的气候变化对森林影响和风险评估技术开发，增强应对气候变化政策的科学性和针对性，将森林生态系统结构、功能、林火和有害生物等多方面的影响与风险评估有机地结合起来。
1.1.3 支撑气候变化适应机制与措施的制定
评估未来气候变化下森林生态系统面临的一系列风险，是国家调整森林管理政策、建立相应的适应机制与措施应对气候变化的迫切需求。适应是应对气候变化的主要途径之一。在气候变化影响下，中国森林生态系统存在一定风险，目前各地正积极研究制定适应气候变化的措施，以提高适应气候变化的能力，但这需要解决未来气候变化对森林生态系统的影响与风险的科学评估问题。该研究也为实现中国在哥本哈根联合国气候变化峰会上提出的2020年森林面积比2005年增加4000万hm2、森林蓄积量比2005年增加13亿m3提供相关科学基础。
生态建设是应对气候变化的根本举措，中国将进一步加强在气候变化监测、预测、评估等方面的工作，继续致力于为各行业、各领域提高适应气候变化能力提供科学的支撑，为经济社会发展，人民的安全福祉、生态建设保护提供科技支撑。
国际社会目前正在采取行动，限制或减少温室气体的排放，以减缓气候变化的影响，避免和延迟“人为危险气候”的出现。过高估计“人为危险气候”出现会加重气候变化影响的危害、阻碍社会经济的发展，而过低估计则会导致温室气体排放权分配不公，影响经济发展对能源的正常需求，而无法实现发展中国家可持续发展的目标，我们必须对气候变化影响下森林生态系统风险有一个较为客观的科学的认识。只有我们掌握足够的科学证据，系统、综合地评估气候变化对中国森林生态系统结构功能等方面的影响，才能科学地制定气候变化适应机制。
1.2 气候变化对森林影响评估研究进展
气候变化对森林的影响评估是国际关注的热点问题。作为全球环境变化的重要标志，气候变化会影响森林的生长、结构和功能。气候变化对森林生态系统的影响是极为复杂的过程，并且未来气候变化风险存在较大的不确定性。目前关于气候变化对森林的影响和风险研究已经取得一定进展和成果。
随着气候系统观测、气候模式模拟和古气候重建等技术手段的进步以及气候理论研究的深化，全球气候变暖的事实和证据逐步显现。以增温为主要特征的气候变化可以促进森林植物生理生态过程，提高碳交换的速度；但若超过一定的阈值也可能对森林产生负面影响。气候变化可能会提高林火、风灾和虫害等干扰的频率或强度，或者由于升温和降水模式变化进一步引发干旱和高温等极端事件，造成森林生境逐渐脆弱和景观破碎化加剧（Dale et al.，2001；Pan et al.，2013），进而导致森林生态系统功能和服务价值损失。在高纬或高寒地区，气温的上升通常对植被生长有利（Euskirchen et al.，2009；Andreu-Hayles et al.，2011）。由于森林与大气之间存在着能量、水、二氧化碳和其它化学物质的交换，这种复杂的非线性的相互作用使得森林在受到气候变化胁迫的同时，可以通过各种物理、化学和生物过程影响全球能量、水循环和大气组成，对气候变化产生反馈作用（Bonan，2008）。
1.2.1 对森林结构和功能的影响
系统结构是系统稳定性的基础。森林生态系统的结构越复杂、组成越丰富，则生态系统的稳定性越好，抗干扰能力越强。长期以来，不同的树种为了适应不同的环境条件而形成了其各自独特的生理和生态特征，从而形成现有不同森林生态系统的结构。系统中不同的树木物种对CO2浓度上升引起的气候变化的影响存在着很大的差别。气候变化通过温度胁迫、水分胁迫、物候变化、日照和光强变化等途径，使一些树种退出原有的森林生态系统，而一些新的物种侵入到原有的系统中，因此气候变化将改变森林生态系统的结构，进而影响其功能。
已有研究表明，气候变化已经影响了植被的地理分布。从全球变化来看，极地和高山植被群落的减少、针叶林分布面积的下降、灌丛对苔原地区的入侵、林线的北移、草地的扩张、森林和草地的组成结构变化及山地植被向高海拔的迁移等植被变化和迁移现象，与气温上升、降水模式变更和干旱以及随之产生的永久冻土融化、厄尔尼诺振荡加强、海平面上升、积雪下降等全球性的气候环境变化密切相关（Hufnagel et al.，2014）。其中，物种的迁移与气候变暖高度相关，尤其是在升温较明显的高海拔地区（Root et al.，2003）。根据对全球99个物种区系的研究表明，全球物种分布正以6.1km/10a的速率向两极地区移动（Parmesan et al.，2003）。在近百年来植物的最适宜海拔分布也以29m/10a的速率快速升高（Lenoir et al.，2008）。气候变化对中国植被分布影响的研究大多在模型模拟的基础上展开（吕佳佳等，2009）。模拟研究表明，1961～1990年，气候变化使
定价：139.0
ISBN：9787030538796
作者：尹云鹤,等
版次：1
出版时间：2017-07
内容提要：
森林是陆地生态系统的重要组成，揭示气候变化对我国森林的不利影响，是保障国家生态安全，支撑社会经济可持续发展的需要；科学实施国家应对气候变化行动方案，需要在已检测的变化趋势中分离气候与非气候影响，明确气候变化对森林生态系统的影响程度；评估未来气候变化影响下森林生态系统面临风险。
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总序
前言
第1章 绪论 1
1.1 研究气候变化对森林的影响与风险的意义 1
1.2 气候变化对森林影响评估研究进展 6
1.3 森林的气候变化风险评估研究进展 16
1.4 小结 18
参考文献 19
第2章 气候变化对森林叶面积指数的影响 28
2.1 过去30 年中国森林LAI变化特征 28
2.2 气候与非气候因素对中国森林的影响分离 44
2.3 过去30 年气候变化对森林LAI的影响 55
2.4 小结 79
参考文献 80
第3章 气候变化对典型森林群落及主要树种生物量和生产力的影响 84
3.1 利用树轮宽度提取森林群落生物量和生产力的方法 84
3.2 气候变化对森林生产力影响评估技术 92
3.3 气候变化对长白山阔叶红松林生物量和生产力的影响 95
3.4 气候变化对小兴安岭红松林生物量和生产力的影响 117
3.5 气候变化对大兴安岭森林生物量和生产力的影响 136
3.6 气候变化对秦岭森林生物量和生产力的影响 155
3.7 气候变化对典型树种NPP 影响的区域差异 161
3.8 小结 164
参考文献 165
第4章 气候变化对中国森林净初级生产力的影响 167
4.1 中国森林净初级生产力及其时空格局 167
4.2 气候变化对森林影响评估模型 174
4.3 未来气候变化对中国森林净初级生产力的影响 177
4.4 小结 189
参考文献 189
第5章 气候变化对林火的影响 191
5.1 中国林火动态特征 191
5.2 过去气候变化对林火的影响 203
5.3 气候变化对森林火险的影响 219
5.4 森林燃烧概率模型 225
5.5 基于燃烧概率模型的未来气候变化影响评估 229
5.6 小结 245
参考文献 246
第6章 气候变化对森林有害生物的影响 251
6.1 中国森林有害生物灾害的动态变化特征 251
6.2 气候变化对马尾松毛虫的影响 255
6.3 气候变化对美国白蛾的影响 263
6.4 小结 269
参考文献 269
第7章 中国森林的未来气候变化风险评估 272
7.1 风险评估技术框架 272
7.2 森林生产力的气候变化风险评估 278
7.3 森林火灾风险评估 286
7.4 中国森林的气候变化风险评估 289
7.5 小结 290
参考文献 291
第8章 研究展望 293
8.1 气候变化影响与风险评估 293
8.2 气候变化适应技术 294
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第1章 绪论
森林是陆地生态系统的关键组成部分，全球森林覆盖大约31%的地球陆地表面（FAO，2010）。作为人类赖以生存和发展的重要物质基础，森林具有较高物质生产力，并具有涵养水源、防风固沙、保持水土等生态防护功能及净化空气等社会公益功能（孙鸿烈，2000）。同时，森林具有丰富的物种多样性，也是许多特有物种栖息地的典型生态系统（Persha et al.，2011）。森林储存了陆地生态系统中50%～60%的碳，年碳吸收总量大致相当于化石燃料碳排放的1/2（Pan et al.，2011）。中国森林覆盖率达21.63%，森林植被总碳储量84.27亿t，人工林面积继续保持世界首位（国家林业局，2014）。森林丰富的碳储量和强大的碳汇作用将对全球碳循环产生重要的影响，为降低温室气体浓度、应对气候变化提供了可能。
气候变化影响与风险是全球变化研究领域的中心议题，是人类社会面临的共同挑战。气候变化以其无处不在的影响和潜在的灾难性损失，对生态系统与社会经济的各个方面构成了巨大威胁和严峻挑战，气候变化的不利影响日益凸显（Barnett，2003；刘燕华等，2006；IPCC，2014；第三次气候变化国家评估报告编写委员会，2015）。对于森林生态系统而言，气候变化的影响尤为复杂多样。在人类活动和气候变化的直接或间接的影响下，中国森林生态系统空间分布格局、森林与大气的物质和能量交换等自然过程等发生了改变。明晰森林结构与功能的动态变化，评价森林对气候变化的响应及适应，是全球变化领域的重要研究内容。研究生态系统变化状况并揭示生态系统变化规律等是生态文明建设的科学基础（李文华，2013）。鉴于此，阐明气候变化对中国区域森林的影响与风险具有重要意义，应给予高度重视。但是由于森林生态系统的复杂性、气候变化的不确定性以及认识水平上的局限性，有关气候变化对森林影响的过程及程度仍然存在着较大的分歧与不确定性，迫切需要准确描述森林植被的生长动态和生物物理过程及其响应机制，定量分析气候变化对森林的影响，揭示气候变化的潜在风险。
本章主要概述气候变化对中国森林的影响与风险研究的目的与重要意义，简要介绍国内外气候变化对森林的影响与风险的研究进展。
1.1 研究气候变化对森林的影响与风险的意义
1.1.1 保障国家生态安全，支撑社会经济可持续发展
森林是国家的重要资源，林业是国民经济的一个重要组成部分。中国地域幅员辽阔，自然条件复杂，植物种类繁多，森林资源丰富，林业发展较快。根据第八次全国森林资源清查结果（2009～2013年），全国森林面积2.08亿hm2，森林覆盖率21.63%；林地总面积3.10亿hm2，其中有林地1.91亿hm2，疏林地401万hm2，灌木林地5590万hm2；活立木总蓄积164.33亿m3，其中森林蓄积151.37亿m3；森林面积和森林蓄积分别居世界第5位和第6位，人工林面积仍居世界首位。随着森林总量增加和质量提高，森林生态功能进一步增强。全国森林植被总生物量170.02亿t，总碳储量84.27亿t。森林年涵养水源量58.07百亿m3，年固土量81.91亿t，年保肥量4.30亿t，年吸收污染物量0.38亿t，年滞尘量58.45亿t。总体上，中国森林资源呈现出数量持续增加、质量稳步提升、效能不断增强的良好发展趋势。
中国幅员辽阔，自然地理、气候条件和社会发展历程决定了我国森林分布的基本格局（图1.1）。我国天然林主要分布在东北部和西南高山林区，人工林主要分布在华南和华东地区。东北、内蒙古林区天然林面积占全国天然林总面积的29.78%，西南高山林区占23.84%，蓄积分别占28.32%和45.56%。人工林主要集中在东南低山丘陵林区，其面积占全国的41.33%，蓄积占44.87%（张煜星，2008）。
图1.1 中国森林分布图（国家林业局，2014）
我国有40%的林地质量好，主要分布在南方和东北东部；质量中等（占38%）的林地主要分布在中部和东北西部；质量差（占22%）的林地主要分布在西北、华北干旱地区和青藏高原（第八次全国森林资源清查主要结果）。
森林的分布与温度、降水、地形、土壤等条件的变化相适应。不同的自然条件和多样的森林植物形成森林类型丰富多样。中国拥有多种森林类型，包括针叶林、针阔叶混交林、落叶阔叶林、常绿阔叶林和热带雨林等类型。据《中国植被》（中国植被编辑委员会，1980）对天然乔灌林的分类，我国共有森林210个群系、竹林36个群系、灌林与灌丛（不含半灌丛及草丛）94个群系。我国森林大概可以分成大兴安岭北部寒温带落叶针叶林，东北、华北温带落叶阔叶林，华中、西南常绿阔叶林，华南、西南热带雨林、季雨林四个区域（吴征镒，1980）。森林生态系统功能是森林生态系统与生态过程所形成及维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用，主要包括森林在涵养水源、保育土壤、固碳释氧、积累营养物质、净化大气环境、森林防护、生物多样性保护和森林游憩等方面提供的生态功能（王兵等，2008）。
IPCC第五次评估报告指出：1880～2012年全球平均地表温度升高了0.85（0.65～1.06）℃，过去3个10年的地表已连续偏暖于1850年以来的任何时期，1982～2012年可能是北半球过去1400年中最暖的30年，极端天气气候事件的频率和强度可能在增加；大气中CO2等温室气体的浓度上升到前所未有的水平（IPCC，2013）。
根据《第三次气候变化国家评估报告》（第三次气候变化国家评估报告编写委员会，2015），最近60年中国区域年平均气温上升速率约为0.21～0.25℃/10a，增温率高于全球水平，除四川盆地和云贵高原北部有较小的气温下降趋势外，中国大部分地区的地面气温呈现上升趋势。20世纪50年代以来，气候变暖在北方和青藏高原的冬季、春季和秋季更明显，江淮地区的夏季和西南地区的春季变暖趋势较弱。近60年全国平均年降水量均未见显著的趋势性变化，但具有明显的年际变化与区域分布差异。20世纪90年代以来我国年降水量年际变异性增大。近50年降水的变化存在明显的地域差异，总体上东部季风区自20世纪70年代末表现为南涝北旱降水型，而西部干旱和半干旱地区近30年变湿，降水呈持续增加趋势。
气候变化可通过水热因子胁迫、物候变化等途径，影响森林生态系统的组成和结构、功能及森林火灾和有害生物发生与发展。《第三次气候变化国家评估报告》（第三次气候变化国家评估报告编写委员会，2015）指出，中国森林生态系统因气候变化而产生树种分布向北向高转移、物候期提前、生产力和碳吸收增加、林火和森林病虫害加剧等结果。
火灾是影响森林生态系统的最重要的灾害，随着全球气候变化，许多区域都观测到森林火灾呈现明显的上升趋势。近年来，世界各地森林大火不断，如2006年澳大利亚森林发生了70年来最严重的森林火灾，过火面积超过84.7万hm2。2010年6月俄罗斯森林大火过火面积超过90万hm2，造成61人死亡、500多人受伤，超过4000间房屋被毁，近10万人转移，直接扑火费用超过4亿美元，经济损失超过300亿美元，潜在损失3000亿美元。过去60多年中，中国的森林火灾比较严重，特别是1987年大兴安岭特大森林火灾造成的损失巨大。虽然自1987年以来中国在森林防火上资金投入不断增加，林火管理队伍也不断扩大，但中国的森林火灾还比较严重。1988～2006年，全国年均发生森林火灾7537次，年均受害森林面积9.7万hm2，年均伤亡200余人。过去十年来，中国北方森林火灾出现增加趋势，大兴安岭林区的森林火险期明显延长，夏季火增加。西南林区也常常由于干旱发生森林大火，如2006年云南安宁“3·29”森林大火、2009年2月腾冲森林火灾。
如何应对极端天气条件下发生的灾难性的森林大火是当前世界各国共同面临的难题。2004年4月国务院办公厅印发了《关于进一步加强森林防火工作的通知》（国办发[2004]33号），2006年1月颁布了《国家处置重、特大森林火灾应急预案》，要求以科学发展观为指导，全面提高对森林火灾的综合防控能力。《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006～2020年）》对农业重点领域的“农林生态安全与现代林业”优先主题明确提出要重点研究开发“森林与草原火灾、农林有害生物特别是外来生物入侵等生态灾害及气象灾害的监测与防治技术”的核心任务。气候变化对中国森林火灾的影响已经显现。但当前的森林火灾是气候、天气、可燃物和人类活动共同作用的结果，特别是随着中国经济的迅速发展，重点林区的火源、可燃物和管理能力发生了很大变化，定量评估气候变化对中国森林火灾的影响，预测未来中长期森林火灾发展趋势，是制定应对气候变化策略、调整林火管理政策、保障国家生态安全的需求。
中国森林有害生物的发生面积一直在持续扩大，而发生程度也日趋严重。过去发生严重的森林有害生物未得到根本性控制，不少种类仍在许多地区扩大蔓延，呈上升趋势，典型如松毛虫、光肩星天牛、松材线虫病、切梢小蠹、美国白蛾等；某些常见性、多发性或危害已趋于缓和的森林有害生物也频频暴发成灾，典型如春尺蛾、杨扇舟蛾、杨小舟蛾等；某些次要的森林有害生物逐渐演替为新的主要威胁对象，典型如红脂大小蠹、双条杉天牛、萧氏松茎象、紫茎泽兰；一些新的外来种森林有害生物不断传入与暴发，椰心叶甲、红棕象甲等。2010年，全国林业有害生物发生面积为1.8亿亩①，林业有害生物发生率为6%，成灾率为4.7%。由于受全球气候变暖、贸易增多、物流活动频繁等不利因素的影响，林业有害生物对森林资源安全构成严重威胁，特别是一些重大林业有害生物灾害还未得到彻底遏制，防治形势越来越严峻、任务越来越艰巨。
森林有害生物的发生与气候变化的影响作用有着必然的关联性，但影响作用大多为定性的概念说明与描述，缺乏定量的原理分析与阐述，而且其作用也一直在被高估或者低估。中国已经建立了1000多个国家级森林有害生物监测中心站点，需要在分析建立过去气候数据与各类有害生物发生的关联模型基础上，构建气候变化对森林有害生物影响作用的评价模型与体系，对目前与未来森林有害生物发生与发展进行评估和预测，为森林有害生物管理提供决策支持参考。
气候变化对森林的负面影响和风险可能对中国生态安全和社会经济可持续发展构成严重威胁。森林作为陆地生态系统的主体，面临的潜在风险将更为突出。开展气候变化影响与风险的关键技术研发与应用研究，对于保障国家生态安全，促进社会经济可持续发展，实现人与自然和谐发展具有重要意义。
1.1.2 有助于科学实施国家应对气候变化行动方案
中国政府高度重视应对气候变化工作。2007年，科技部发布的《中国应对气候变化国家方案》中，将气候变化的影响评估作为重点任务。2011年发布的《中国应对气候变化的政策与行动2010年度报告》指出，适应气候变化应坚持在可持续发展的框架下加以推进，从长远战略的高度，使适应与社会经济发展进程结合起来：坚持重在预防的原则，加强对气候变化影响规律的研究，做出科学预测。《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006～2020年）》对“面向国家重大战略需求的基础研究”特别提出“全球变化与区域响应”研究主题，指出要重点研究全球气候变化对中国的影响。2011年发布的《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》，将积极应对气候变化放到了更加重要的位置，成为中国未来发展的重要导向。2014年发布的《国家应对气候变化规划（2014～2020年）》以及《林业适应气候变化行动方案（2015～2020年）》，提出了中国2020年前应对气候变化的主要目标和重点任务，明确了林业领域适应气候变化的措施。2013年发布的《国家适应气候变化战略》，首次将适应气候变化提高到国家战略的高度，对提高国家适应气候变化综合能力意义重大，同时指出中国适应气候变化工作中敏感脆弱领域的适应能力有待提升，生态系统保护措施亟待加强等。2015年发布的《中国应对气候变化的政策与行动2015年度报告》指出，在农业、水资源、林业和其它生态系统等多个领域，中国开展了大量气候变化适应工作。
进行气候变化影响的系统定量评估，降低影响评估的不确定性，是制定适应气候变化措施，开展适应行动实践，更好地应对气候变化的迫切需求。应对气候变化是中国经济社会发展面临的重要机遇和挑战，需要以全国范围内的气候变化影响和风险评估为基础。这就迫切需要贯彻落实科学发展观，加强发展中的气候变化对森林影响和风险评估技术开发，增强应对气候变化政策的科学性和针对性，将森林生态系统结构、功能、林火和有害生物等多方面的影响与风险评估有机地结合起来。
1.1.3 支撑气候变化适应机制与措施的制定
评估未来气候变化下森林生态系统面临的一系列风险，是国家调整森林管理政策、建立相应的适应机制与措施应对气候变化的迫切需求。适应是应对气候变化的主要途径之一。在气候变化影响下，中国森林生态系统存在一定风险，目前各地正积极研究制定适应气候变化的措施，以提高适应气候变化的能力，但这需要解决未来气候变化对森林生态系统的影响与风险的科学评估问题。该研究也为实现中国在哥本哈根联合国气候变化峰会上提出的2020年森林面积比2005年增加4000万hm2、森林蓄积量比2005年增加13亿m3提供相关科学基础。
生态建设是应对气候变化的根本举措，中国将进一步加强在气候变化监测、预测、评估等方面的工作，继续致力于为各行业、各领域提高适应气候变化能力提供科学的支撑，为经济社会发展，人民的安全福祉、生态建设保护提供科技支撑。
国际社会目前正在采取行动，限制或减少温室气体的排放，以减缓气候变化的影响，避免和延迟“人为危险气候”的出现。过高估计“人为危险气候”出现会加重气候变化影响的危害、阻碍社会经济的发展，而过低估计则会导致温室气体排放权分配不公，影响经济发展对能源的正常需求，而无法实现发展中国家可持续发展的目标，我们必须对气候变化影响下森林生态系统风险有一个较为客观的科学的认识。只有我们掌握足够的科学证据，系统、综合地评估气候变化对中国森林生态系统结构功能等方面的影响，才能科学地制定气候变化适应机制。
1.2 气候变化对森林影响评估研究进展
气候变化对森林的影响评估是国际关注的热点问题。作为全球环境变化的重要标志，气候变化会影响森林的生长、结构和功能。气候变化对森林生态系统的影响是极为复杂的过程，并且未来气候变化风险存在较大的不确定性。目前关于气候变化对森林的影响和风险研究已经取得一定进展和成果。
随着气候系统观测、气候模式模拟和古气候重建等技术手段的进步以及气候理论研究的深化，全球气候变暖的事实和证据逐步显现。以增温为主要特征的气候变化可以促进森林植物生理生态过程，提高碳交换的速度；但若超过一定的阈值也可能对森林产生负面影响。气候变化可能会提高林火、风灾和虫害等干扰的频率或强度，或者由于升温和降水模式变化进一步引发干旱和高温等极端事件，造成森林生境逐渐脆弱和景观破碎化加剧（Dale et al.，2001；Pan et al.，2013），进而导致森林生态系统功能和服务价值损失。在高纬或高寒地区，气温的上升通常对植被生长有利（Euskirchen et al.，2009；Andreu-Hayles et al.，2011）。由于森林与大气之间存在着能量、水、二氧化碳和其它化学物质的交换，这种复杂的非线性的相互作用使得森林在受到气候变化胁迫的同时，可以通过各种物理、化学和生物过程影响全球能量、水循环和大气组成，对气候变化产生反馈作用（Bonan，2008）。
1.2.1 对森林结构和功能的影响
系统结构是系统稳定性的基础。森林生态系统的结构越复杂、组成越丰富，则生态系统的稳定性越好，抗干扰能力越强。长期以来，不同的树种为了适应不同的环境条件而形成了其各自独特的生理和生态特征，从而形成现有不同森林生态系统的结构。系统中不同的树木物种对CO2浓度上升引起的气候变化的影响存在着很大的差别。气候变化通过温度胁迫、水分胁迫、物候变化、日照和光强变化等途径，使一些树种退出原有的森林生态系统，而一些新的物种侵入到原有的系统中，因此气候变化将改变森林生态系统的结构，进而影响其功能。
已有研究表明，气候变化已经影响了植被的地理分布。从全球变化来看，极地和高山植被群落的减少、针叶林分布面积的下降、灌丛对苔原地区的入侵、林线的北移、草地的扩张、森林和草地的组成结构变化及山地植被向高海拔的迁移等植被变化和迁移现象，与气温上升、降水模式变更和干旱以及随之产生的永久冻土融化、厄尔尼诺振荡加强、海平面上升、积雪下降等全球性的气候环境变化密切相关（Hufnagel et al.，2014）。其中，物种的迁移与气候变暖高度相关，尤其是在升温较明显的高海拔地区（Root et al.，2003）。根据对全球99个物种区系的研究表明，全球物种分布正以6.1km/10a的速率向两极地区移动（Parmesan et al.，2003）。在近百年来植物的最适宜海拔分布也以29m/10a的速率快速升高（Lenoir et al.，2008）。气候变化对中国植被分布影响的研究大多在模型模拟的基础上展开（吕佳佳等，2009）。模拟研究表明，1961～1990年，气候变化使
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